Cargas
- 1. Las cargas que actúan sobre las estructuras pueden dividirse en tres grandes categorías: a) Cargas Muertas. Son aquellas que se mantienen constantes en magnitud y fijas en posición durante la vida de la estructura. Generalmente la mayor parte de la carga muerta es el peso propio de la estructura. Esta se puede calcularse con buena aproximación a partir de la configuración de diseño, de las dimensiones de la estructura y de la densidad del material(o peso especifico del material) 1 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 2. 2 Por ejemplo en una edificación Multifamiliar, la carga muerta son las siguientes: -) Peso de la losa aligerada. -) Peso del contra piso y enlucido. -) Peso de la tabiquería repartida y perimetral. -) Peso de cerámica y/o terrazo. -) Peso de aparatos y accesorios. -) Peso de columnas y vigas. -) Peso de Muros fachada o cortinas. -) Y toda carga que es perenne en la edificación. ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 3. 3 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 4. 4 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. b) Cargas Viva. Consisten principalmente en cargas de ocupación en edificios y cargas de tráfico en puentes. Éstas pueden estar total o parcialmente en su sitio o no estar presentes, y pueden cambiar de ubicación. Su magnitud y distribución son inciertas en un momento dado, y sus máximas intensidades a lo largo de la vida de la estructura no se conocen con precisión. Las cargas vivas mínimas para las cuales deben diseñarse los entrepisos y cubiertas de un edificio se especifican usualmente en los códigos de construcción respectivos, en el caso del Perú se encuentra estipulado en la norma técnica de edificaciones - E0.20 (Cargas).
- 5. 5 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 6. 6 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 7. 7 La aplicación de la carga muerta y viva en la estructura depende del elemento estructural. Por ejemplo: -) Para una viga la carga muerta y viva se distribuye por metro lineal (o carga distribuida) y carga puntual. -) Para una losa aligerada la carga muerta y viva se distribuye por metro cuadrado. -) Para una columna y cimentación la carga muerta y viva se distribuye de forma puntual y perpendicular a la sección de la columna. Además de las cargas distribuidas, se recomienda diseñar los entrepisos para soportar en forma segura algunas cargas concentradas cuando éstas producen esfuerzos mayores. ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 8. 8 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Forma de aplicación de la Carga muerta y Viva
- 9. 9 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 10. 10 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 11. 11 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 12. 12 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. c) Cargas Ambientales. Las cargas ambientales consisten principalmente en cargas de nieve, presión y succión de viento, cargas sísmicas (fuerzas inerciales causadas por movimientos sísmicos), presiones de suelo en las porciones subterráneas de estructuras, cargas de posibles empozamientos de agua de lluvias sobre superficies planas y fuerzas causadas por cambios de temperatura. Al igual que las cargas vivas, las cargas ambientales son inciertas tanto en magnitud como en distribución.
- 13. 13 c.1) Cargas de nieve ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 14. 14 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. c.2) Cargas de viento Las cargas de viento en nuestro país son mas nocivas en estructuras de acero que en estructuras a base de concreto, y se presenta con mas incidencia en estructuras de acero a dos aguas, cerchas parabólicas, etc. Teniendo dos presiones el barlovento y el sotavento. EFECTOS DEL VIENTO ACCIONES EXTERNAS DEL VIENTO
- 15. 15 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. EFECTOS DEL VIENTO ABERTURAS Y PRESION INTERNA DEL VIENTO
- 16. 16 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Efectos del Viento El viento ejerce presiones sobre las superficies de contacto. -) Presión Positiva hacia la superficie. -) Presión Negativa, desde la superficie.
- 17. 17 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. MAPA EOLICO DE LA DISTRIBUCION DE VIENTOS EXTREMOS EN EL PERU 1996. Isotacas quantiles de 0.02 K.P.H. a 10 m del suelo Periodo de recurrencia :50 años
- 18. 18 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Clasificación de las Edificaciones según los Efectos del Viento De acuerdo con la naturaleza de los efectos que el viento puede ocasionar en las edificaciones, éstas se clasificarán en tres tipos:
- 19. 19 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 20. 20 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 21. 21 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 22. 22 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Por ejemplo: Se tiene el presente tijeral de 20 mts de luz, con una altura de 3.00 mts en el centro, un ángulo de inclinación de la cobertura de 12°, un ancho tributario de 4.5 mts, el tijeral se encuentra a una altura de 15 mts desde el nivel de terreno natural. Se pide determinar las presiones que se ejercen sobre el tijeral. Nota: La ubicación del tijeral es en el departamento de lambayeque. Viento Solución:
- 23. 23 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 24. 24 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 25. 25 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 26. 26 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Barra 1 -2 Barlovento Barra 2 -3 Barra 2 -3
- 27. 27 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Barlovento Barra 2 -3 Barra 2 -3
- 28. 28 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Sotavento Barra 3 - 4 Barra 3 - 4
- 29. 29 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Sotavento CASOS DE CARGA Caso de carga de viento # 1:
- 30. 30 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Caso de carga de viento # 2: Caso de carga de viento # 3:
- 31. 31 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Ejemplo Aplicativo.
- 32. 32 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Ejemplo Aplicativo.
- 33. 33 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 34. 34 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. FALLAS POR VIENTO
- 35. 35 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Ejemplo del estructuras en acero
- 36. 36 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 37. 37 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 38. 38 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. c.3) Cargas de sismo Las cargas de sismo en edificaciones son cargas en dirección horizontal, y se aplican en los centros de masa de los entrepisos de las edificaciones. Las fuerzas de sismos son generadas por movimientos telúricos de la corteza terrestre, movimientos que no se pueden predecir. Se tiene que tomar en cuenta estas fuerzas en todo proyecto arquitectónico. Para esto se calculara el cortante en la base de la edificación, con la cual nos permitirá determinar el pre-dimensionamiento de los muros de corte, que serán quienes absorberán las fuerzas sísmicas.
- 39. 39 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Para un buen comportamiento sísmico de una edificación deberá cumplir con los siguientes conceptos: -) Simetría, tanto en la distribución de masas como en las rigideces. -) Peso mínimo, especialmente en los pisos altos. -) Selección y uso adecuado de los materiales de construcción. -) Resistencia adecuada. -) Continuidad en la estructura, tanto en planta como en elevación. -) Ductilidad. -) Deformación limitada.
- 40. 40 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Para el calculo de la fuerza sísmica en la base se utiliza los conceptos estipulados en la Norma E-030- 2003 “Diseño Sismorresistente”, del Reglamento Nacional de Edificaciones. Donde: V: Fuerza cortante en la Base de la Edificación. Z: Factor de Zona. U: Factor de Uso. C: Coef. De amplificación Sísmica. S: Factor de Suelo. R: Factor de reducción. P: Peso de la edificación.
- 41. 41 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Factor de Zona: El territorio nacional se considera dividido en tres zonas, como se muestra en la Figura N° 1. La zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de la sismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de éstos con la distancia epicentral, así como en información neotectónica. En el Anexo N° 1 se indican las provincias que corresponden a cada zona.
- 42. 42 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Factor de Uso e Importancia: Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo con las categorías indicadas en la Tabla N° 3. El coeficiente de uso e importancia (U), definido en la Tabla N° 3 se usará según la clasificación que se haga.
- 43. 43 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Factor de Amplificación Sísmica: De acuerdo a las características de sitio, se define el factor de amplificación sísmica (C) por la siguiente expresión: Condiciones Geotécnicas o Factor del Suelos: Para los efectos de esta Norma, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el período fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte. Los tipos de perfiles de suelos son cuatro:
- 44. 44 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Factor de Reducción: Los sistemas estructurales se clasificarán según los materiales usados y el sistema de estructuración sismorresistente predominante en cada dirección tal como se indica en la Tabla N°6. Según la clasificación que se haga de una edificación se usará un coeficiente de reducción de fuerza sísmica (R). Para el diseño por resistencia última las fuerzas sísmicas internas deben combinarse con factores de carga unitarios. En caso contrario podrá usarse como (R) los valores establecidos en Tabla N°6 previa multiplicación por el factor de carga de sismo correspondiente. De acuerdo a las características de sitio, se define el factor de amplificación sísmica (C) por la siguiente expresión:
- 45. 45 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.
- 46. 46 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. La evaluación de las señales E3 y E4, es un problema de la Ingeniería Estructural, mientras las señales E1 y E2 requieren investigaciones detalladas en los campos de la Geofísica, Geología y Geotecnia . La señal E2, se puede identificar cómo el factor “Z . La señal E3, corresponde al factor “ S . La señal E4, que representa la respuesta de la estructura, esta definida por el valor “ ZSC
- 47. 47 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Ejemplo de aplicación: Se tiene una edificación cuya área techada por piso es de 300 m², en la ciudad de chiclayo, dicha edificación tendrá el uso de colegio educativo, consta de 5 niveles determine el cortante basal aproximado de dicha edificación. Desarrollo: El área techada total: 1500 m². Peso aproximado de la edificación (100% Cm + 50% Cv), según la Norma E-030: 1.2*1500 = 1800 Tn. Factor de Zona: Z = 0.40 Factor de Uso(escolar): U = 1.5 Factor de Suelo(chiclayo): S = 1.4 Factor de ampli. Sísmica: C = 2.5 Factor de Reducción: R = 7 Cortante en la Base por F.S : 540 Tn
- 48. 48 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Fx Fy V
- 49. 49 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Ejemplo: ESTRUCTURA REGULAR D1 D2 D3 D4 X Y
- 50. 50 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. D1 D2 D3 D4 dr1 = D1 dr2 = D2 – D1 dr3 = D3 – D2 dr4 = D4 – D3 Desplazamiento Relativo X Y
- 51. 51 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. Ejemplo: ESTRUCTURA IRREGULAR D1 D2 D3 D4 X Y
- 52. 52 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. D1 D2 D3 D4 dr1 = D1 dr2 = D2 – D1 dr3 = D3 – D2 dr4 = D4 – D3 Desplazamiento Relativo X Y
- 53. 53 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. EN RESUMEN ESTRUCTURA IRREGULAR ESTRUCTURA REGULAR
- 54. 54 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. PREDIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE CORTE
- 55. 55 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. PREDIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE CORTE